一款名為Spotme的便攜式無線聯(lián)系人管理器由瑞典公司Shockfish SA設(shè)計。Spotme由4.2V Li+可充電電池供電。但是，內(nèi)部通信器電路需要四種不同的電壓。本文介紹了Spotme無線通信器的電源設(shè)計。

瑞士初創(chuàng)公司Shockfish SA為超過1000名參與者的會議設(shè)計了一個聯(lián)系人管理器。Spotme是一個小型（125mm x 69mm x 14mm）設(shè)備，看起來像PDA（袖珍組織者）。它存儲所有會議參與者的照片和相關(guān)數(shù)據(jù)。參與者可以標記他想見的人。一旦被標記的人在 10m 半徑內(nèi)，Spotme 就會通過振動提醒用戶，照片就會在顯示屏上彈出。

使用Spotme系統(tǒng)，每個參與者都有參加會議的所有人員的最新列表。隨著新人的到來，一張照片會在幾秒鐘內(nèi)拍攝并傳輸?shù)剿性O(shè)備?；具€傳輸會議日程的變化。

本應(yīng)用筆記介紹了該公司應(yīng)對電源設(shè)計挑戰(zhàn)的一些方法，即設(shè)計具有圖形顯示和雙向無線通信功能的手持式電池供電設(shè)備。

巡回賽

圖1顯示了Spotme無線通信器的框圖。該系統(tǒng)使用ARM7處理器，顯示器具有16個灰度和320 x 240像素的分辨率，內(nèi)存由1MB閃存和8MB DRAM組成。868MHz ISM頻段收發(fā)器集成在包含所有RF模塊的芯片中。

圖1.斑點，框圖。

整個電路安裝在6層PCB上（75mm×60mm）。

電源概念

Shockfish選擇了Li+可充電電池作為Spotme的電源。該設(shè)備一次充電可運行 4-7 天。當今的處理器通常具有低電源電壓，并且需要降壓轉(zhuǎn)換器。對長電池壽命的需求需要良好的電源效率。

通信器需要多個電壓：

2.5V 用于處理器

3.3V內(nèi)存

12V-16V可調(diào)液晶顯示器

-14V 用于液晶顯示器

圖2a顯示了電源的框圖，而圖2b顯示了電源的實際布局。兩個MAX1692降壓轉(zhuǎn)換器從Li+電池的標稱輸入電壓3.3V產(chǎn)生2.5V和4.2V電壓。憑借其集成的同步整流器，這些轉(zhuǎn)換器的效率高達95%。750kHz 的開關(guān)頻率允許使用小型外部元件（電感器、電容器）和最小的整體電路空間。

MAX1729為可調(diào)升壓轉(zhuǎn)換器，具有溫度傳感器和低靜態(tài)電流。MAX1729產(chǎn)生+12V至+16V的可調(diào)LCD電壓。分立式電荷泵將該電壓反相至-14V。

振動器驅(qū)動器MAX1749確保恒定的力，不受電池電壓的影響。

Li+電池充電器

充電電流隨占空比進行調(diào)整。外部FET完全開啟或關(guān)閉，因此功耗最小，充電器電路可以集成到小型便攜式設(shè)備中。

對于新設(shè)計，建議使用MAX1879。MAX1879的特點是：

連續(xù)電壓和溫度監(jiān)控器

充電時間限制

在沒有輸入電壓的情況下終止充電周期（以避免電池放電）

外部元件少，無需電感（見圖3)

圖3.Li+充電器，采用MAX1879。

脈寬調(diào)制與微壓功率調(diào)節(jié)模式

Spotme中使用的MAX1692工作在PWM（脈寬調(diào)制）或PFM（脈沖頻率調(diào)制）模式。因此，設(shè)計人員可以根據(jù)應(yīng)用要求選擇模式。

有什么權(quán)衡？

DC-DC-轉(zhuǎn)換器有五個主要組件（參見圖4，降壓轉(zhuǎn)換器）：

開關(guān)（MOS-FET）

肖特基二極管（可以用第二個MOS-FET代替，MAX2參見圖1692）

感應(yīng)器

電容器

控制器

圖4.降壓型直流-直流轉(zhuǎn)換器。

有兩種可能性可以保持輸出電壓處于調(diào)節(jié)狀態(tài)：控制器可以具有恒定頻率并調(diào)整占空比（PWM），或者可以改變頻率（PFM）。

PFM模式的優(yōu)點是低靜態(tài)電流。這導致小負載電流的良好效率。

對于PWM轉(zhuǎn)換器，紋波通常較小，更容易濾波。開關(guān)頻率越高，濾波器的分量（L，C）越小。PWM轉(zhuǎn)換器的另一個優(yōu)點是干擾僅限于開關(guān)頻率的諧波，而對于PFM電路，設(shè)計人員必須預(yù)期更寬頻率范圍內(nèi)的干擾。

如果需要多個輸出電壓，因此需要各種轉(zhuǎn)換器，最好將所有轉(zhuǎn)換器同步到相同的頻率。否則可能會產(chǎn)生令人不安的節(jié)拍頻率。

MAX1692既可以始終工作在PWM模式（用于噪聲敏感應(yīng)用），也可以自動切換到PFM模式以獲得較小的輸出電流。

根據(jù)實際應(yīng)用，可能有充分的理由使用 PFM 或 PWM 轉(zhuǎn)換器。對于具有低功耗待機模式的設(shè)備，PFM電路將具有最佳效率。對于具有低電平模擬信號處理（傳感器信號調(diào)理、接收器、音頻電路）的設(shè)備，將開關(guān)頻率保持在信號頻帶之外非常重要。開關(guān)頻率越高，就越容易構(gòu)建有效的濾波器。

審核編輯：郭婷